Buck電路，也稱(chēng)為降壓電路，是一種直流-直流（DC-DC）轉換器，其主要功能是將較高的輸入電壓轉換為較低的輸出電壓。這種電路在現代電子設備中非常常見(jiàn)，尤其是在需要從高電壓電源獲取低電壓輸出的應用場(chǎng)景中，如手機、筆記本電腦等便攜式設備的電池供電系統。本文將詳細解釋Buck模式下的電路工作原理。

Buck電路的基本組成

一個(gè)基本的Buck電路包括以下幾個(gè)核心元件：

開(kāi)關(guān)元件：通常是MOSFET，負責周期性地導通和截止，控制電能的傳輸。

儲能電感：在MOSFET導通時(shí)儲存能量，并在MOSFET截止時(shí)釋放能量，以維持輸出電壓的穩定。

二極管或肖特基二極管：當MOSFET截止時(shí)，二極管導通，允許電感中的能量繼續流向輸出端，維持輸出電壓。

輸出電容器：用于平滑輸出電壓，減少電壓波動(dòng)。

Buck電路的工作原理

Buck電路的工作原理基于PWM（脈沖寬度調制）技術(shù)，其工作過(guò)程可以分為兩個(gè)階段：開(kāi)關(guān)管導通狀態(tài)和開(kāi)關(guān)管關(guān)閉狀態(tài)。

開(kāi)關(guān)管導通狀態(tài)

當MOSFET導通時(shí)，輸入電源的電壓被傳遞到電感元件上，并產(chǎn)生儲存能量的磁場(chǎng)。此時(shí)，電容元件也開(kāi)始儲存電荷。

電感中的電流線(xiàn)性增加，同時(shí)給電容充電，為負載提供能量。

開(kāi)關(guān)管關(guān)閉狀態(tài)

當MOSFET關(guān)閉時(shí)，電感元件釋放儲存的能量。通過(guò)電感元件的變化磁場(chǎng)，電流在電容元件和負載間形成一個(gè)回路。

輸出電壓由電感元件、電容元件和負載共同維持。

控制機制

控制電路根據反饋信號監測輸出電壓的變化，并調整PWM信號。PWM信號控制MOSFET的開(kāi)關(guān)頻率和占空比，以維持輸出電壓在設定值范圍內。

穩壓功能

通過(guò)不斷調整PWM信號，控制電路使得輸出電壓保持穩定。當輸出電壓超過(guò)設定值時(shí)，PWM信號會(huì )減小，降低占空比；反之，當輸出電壓低于設定值時(shí)，PWM信號增加，增加占空比。

Buck電路的工作模式

Buck電路的工作模式主要包括連續導通模式（CCM）、非連續導通模式（DCM）和邊界導通模式（BCM）。

CCM（Continuous Conduction Mode）：在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內，電感電流從不會(huì )到0，電感磁通從不回到0。

DCM（Discontinuous Conduction Mode）：在開(kāi)關(guān)周期內，電感電流總會(huì )回到0，意味著(zhù)電感被適當地“復位”。

BCM（Boundary Conduction Mode）：控制器監控電感電流，一旦檢測到電流等于0，功率開(kāi)關(guān)立即閉合。

結論

Buck電路通過(guò)PWM控制技術(shù)，實(shí)現了輸入電壓到輸出電壓的高效轉換。通過(guò)調整開(kāi)關(guān)管的占空比，可以精確控制輸出電壓，滿(mǎn)足不同負載的需求。Buck電路的三種工作模式使其能夠適應不同的應用場(chǎng)景，實(shí)現高效能量轉換和穩定的電壓輸出。